Wind, rain, sediment and rushing water
Insights into geomorphodynamics of landscapes from distributed seismic sensing
Michael Dietze
RWTH Aachen
2026-10-09
How much water is flowing here? | Wieviel Wasser fließt hier?
Såvaron, Sweden (2018) | Såvar River, Sweden (2018)
How much water is flowing here? | Wieviel Wasser fließt hier?
Otemma-Gletscher, Schweiz (2021) | Glacier d’Otemma, Switzerland (2021)
How much water is flowing here? | Wieviel Wasser fließt hier?
Sandur, Island (2025) | Sandur, Iceland (2025)
How much (bedload) sediment is transported? | Wieviel Sediment (Geschiebe) wird bewegt?
Weiße Lütschine, Schweiz (2014) | Weisse Lütschine, Switzerland (2014)
How much (bedload) sediment is transported? | Wieviel Sediment (Geschiebe) wird bewegt?
Ahr bei Antweiler (2025) | Ahr river near Antweiler (2025)
How much (bedload) sediment is transported? | Wieviel Sediment (Geschiebe) wird bewegt?
Trishuli-Fluss, Nepal (2026) | Trishuli River, Nepal (2026); ref: https://www.youtube.com/watch?v=JXYbw_wdjRM
Reaction of a catchment to a rain storm | Einzugsgebietsreaktion auf Starkregen
Vallon de Nant, Schweiz (2019) | Vallon de Nant, Switzerland (2019); cf. Antoniazza et al. (2023, JGR:ES)
Reaction of a catchment to a rain storm | Einzugsgebietsreaktion auf Starkregen
Illgraben, Schweiz (2014) | Illgraben, Switzerland (2014); Burtin et al. (2016, ESurf)
Reaction of a catchment to a rain storm | Einzugsgebietsreaktion auf Starkregen
Wimbachtal, Berchtesgaden (2025) | Wimbach Valley, Berchtesgaden (2025); cf. Poster Jonas Taschner (#18, Fr)
Shared standing problems | Gemeinsame Probleme
Events are erratic in time and hard to anticipate Ereignisse sind erratisch und schwer vorherzusehen
Events are brief but powerful pulses of activity Ereignisse sind kurze aber energetische Aktivitätspulse
Events happen distributed in space (\(n_{sites} >> n_{sensors}\)) Events finden flächenhaft statt (\(n_{sites} >> n_{sensors}\))
Events propagate through and interact with the landscape Ereignisse propagieren und interagieren in der Landschaft
Events are hazardous, especially to sensors Ereignisse sind gefährlich, vor allem auch für Sensoren
Shared standing problems | Gemeinsame Probleme
Events are erratic in time and hard to anticipate Ereignisse sind erratisch und schwer vorherzusehen
Events are brief but powerful pulses of activity Ereignisse sind kurze aber energetische Aktivitätspulse
Events happen distributed in space (\(n_{sites} >> n_{sensors}\)) Events finden flächenhaft statt (\(n_{sites} >> n_{sensors}\))
Events propagate through and interact with the landscape Ereignisse propagieren und interagieren in der Landschaft
Events are hazardous, especially to sensors Ereignisse sind gefährlich, vor allem auch für Sensoren
Shared standing problems | Gemeinsame Probleme
Events are erratic in time and hard to anticipate Ereignisse sind erratisch und schwer vorherzusehen
Events are brief but powerful pulses of activity Ereignisse sind kurze aber energetische Aktivitätspulse
Events happen distributed in space (\(n_{sites} >> n_{sensors}\)) Events finden flächenhaft statt (\(n_{sites} >> n_{sensors}\))
Events propagate through and interact with the landscape Ereignisse propagieren und interagieren in der Landschaft
Events are hazardous, especially to sensors Ereignisse sind gefährlich, vor allem auch für Sensoren
- Seismometers sense “everything”, desired and undesired signals Seismometer messen erwünschte und unerwünschte Signale
Shared standing problems | Gemeinsame Probleme
Events are erratic in time and hard to anticipate Ereignisse sind erratisch und schwer vorherzusehen
Events are brief but powerful pulses of activity Ereignisse sind kurze aber energetische Aktivitätspulse
Events happen distributed in space (\(n_{sites} >> n_{sensors}\)) Events finden flächenhaft statt (\(n_{sites} >> n_{sensors}\))
Events propagate through and interact with the landscape Ereignisse propagieren und interagieren in der Landschaft
Events are hazardous, especially to sensors Ereignisse sind gefährlich, vor allem auch für Sensoren
- Seismometers sense “everything”, desired and undesired signals – but luckily: mixed (superimposed) not muddled Seismometer messen erwünschte und unerwünschte Signale – aber zum Glück überlagert statt vermischt
Four important agents and processes | Vier wichtige Agentien und Prozesse
Four important agents and processes | Vier wichtige Agentien und Prozesse
Spectrogram, 12 days, 1–100 Hz, Vallon de Nant, Switzerland (2020) | Spektrogramm, 13 Tage, 1–100 Hz, Vallon de Nant, Schweiz (2020)
Four important agents and processes | Vier wichtige Agentien und Prozesse
Spectrogram, 12 days, 1–100 Hz, Vallon de Nant, Switzerland (2020) | Spektrogramm, 13 Tage, 1–100 Hz, Vallon de Nant, Schweiz (2020)
From papers to implementation | Von der Publikation zur Computerroutine
Taroko NP, Taiwan (2017); Gimbert et al. (2014, JGR:ES); Tsai et al. (2012, GRL) | Taroko NP, Taiwan (2017); Gimbert et al. (2014, JGR:ES); Tsai et al. (2012, GRL)
Four important agents and processes | Vier wichtige Agentien und Prozesse
Spectrogram, 12 days, 1–100 Hz, Vallon de Nant, Switzerland (2020) | Spektrogramm, 13 Tage, 1–100 Hz, Vallon de Nant, Schweiz (2020)
A seismic model of rainfall | Ein seimisches Regen-Modell
A 11 year old poster (Dietze et al., 2015) | Ein 11 Jahre altes Poster (Dietze et al., 2015)
A seismic model of rainfall | Ein seimisches Regen-Modell
Physics school book class 10 | Physik-Schulbuch Klasse 10; Uijlenhoet & Stricker (1999)
A seismic model of rainfall | Ein seimisches Regen-Modell
Porter et al. (2023 JGR:ES); Uijlenhoet & Stricker (1999)
A seismic model of rainfall | Ein seimisches Regen-Modell
Porter et al. (2023 JGR:ES); Uijlenhoet & Stricker (1999)
A seismic model of rainfall | Ein seimisches Regen-Modell
R-package eseis (v. dev_0.9.0)
A seismic model of wind | Ein seimisches Wind-Modell
AK-Geomorphologie 2015 (Dietze et al., 2015)
A seismic model of wind | Ein seimisches Wind-Modell
A seismic model of wind | Ein seimisches Wind-Modell
A seismic model of wind | Ein seimisches Wind-Modell
A seismic model of wind | Ein seimisches Wind-Modell
A seismic model of wind | Ein seimisches Wind-Modell
A seismic model of wind | Ein seimisches Wind-Modell
R-package eseis (v. dev_0.9.0)
Application of model inversion | Anwendung der Modellinvertierung
Application of model inversion | Anwendung der Modellinvertierung
Application of model inversion | Anwendung der Modellinvertierung
Define wind and rain time series Definition von Wind- und Regenzeitreihe
Predict seismic signature (separate, mixed, with jitter) Berechnung der seismischen Signatur (einzeln, zusammen, Streuung)
Application of model inversion | Anwendung der Modellinvertierung
Application of model inversion | Anwendung der Modellinvertierung
Where is the geomorphology? | Wo ist denn hier die Geomorphologie?
Seismo-meteorology: seismometers integrate over larger perimeter than weather stations Seismo-Meteorologie: Seismometer integrieren über größere Umkreise als Wetterstationen
Seismo-meteorology: insights to turbulence structure and rain drop kinetics (invert for 11 parameters) Seismo-Meteorologie: Informationen über Turbulenzstruktur und Tropfenkinetik (invertieren nach 11 Parametern)
Seismo-meteorology: access to changes in ground properties (puddling, disaggregation, moisture, …) Seismo-Meteorologie: Zugang zu Veränderungen des Untergrunds (Verschlämmung, Disaggregation, Feuchte, …)
Where is the geomorphology? | Wo ist denn hier die Geomorphologie?
Complete (non-antropogenic) seismic source space covered by physical models Komplette Modellbeschreibung des (nicht-anthropogenen) seismischen Quellen-Bereichs
“Decontamination” of the fluvial record from atmospheric signals (by unmixing or prior subtraction) “Bereinigung” des fluvialen Datensatzes von atmosphärischen Signalen (Entmischung oder vorherige Subtraktion)
Universal tool for catchment wide process monitoring: drivers, triggers, processes, anatomies Generisches Werkzeug für einzugsgebietsweites Prozessmonitoring: Steuerfaktoren, Auslöser, Prozesse, Anatomien
Process dynamics and its drivers | Prozessdynamik und ihre Antriebe
Aachen & Lousberg | Aachen and the Lousberg